Recopilación de datos de comportamiento de ratas autoiniciadas para caracterizar los déficits posteriores a un accidente cerebrovascular

El entrenamiento conductual y las pruebas con modelos de ratas son importantes en innumerables áreas de investigación, desde la exploración de los procesos cognitivos hasta los estados de enfermedad^{y más.} Por lo general, este entrenamiento y pruebas se llevan a cabo con animales individuales en sesiones individuales, con un investigador retirando manualmente al animal de su jaula doméstica y colocándolo temporalmente en algún tipo de aparato. Desafortunadamente, existen varias dificultades y limitaciones con este enfoque. En primer lugar, las pruebas de comportamiento pueden llevar una gran cantidad de tiempo para los investigadores, y cuando es necesaria la formación, ese requisito de tiempo se vuelve aún mayor. En segundo lugar, este enfoque afecta automáticamente -o incluso potencialmente confunde- a los datos adquiridos, como se ha establecido en otro lugar². Estos factores de confusión son especialmente notables cuando se consideran las variables relacionadas con el enriquecimiento. Específicamente, las ratas de laboratorio se alojan tradicionalmente en jaulas pequeñas que son lo suficientemente grandes para una o dos ratas^{, y} si no se les proporcionan ruedas para correr, pueden pasar toda la vida sin oportunidades significativas para hacer ejercicio. Además, la vivienda aislada puede ser una fuente importante de estrés en una especie social como la rata⁴. Es probable que algunos de estos inconvenientes relacionados con el bienestar afecten a la fisiología de las ratas ^5,6, lo que puede impedir el desarrollo de la expresión conductual típica de la especie⁴ e impactar en la calidad de los modelos de roedores aplicados a contextos humanos.

Los investigadores han buscado varios tipos de soluciones a estos problemas en los últimos años. El tipo de solución más simple ha sido automatizar las pruebas de comportamiento y el entrenamiento 7,8,9,10, eliminando así el requisito de que un solo investigador atienda a un solo animal. Una solución adicional ha sido automatizar la transferencia de animales a las cámaras experimentales^11,12, eliminando aún más la necesidad de la participación humana. Por último, se han explorado varias configuraciones que permiten alojar a los animales en jaulas en colonias con otros animales y con más espacio para la exploración y el enriquecimiento¹³. A pesar de estas ventajas, estas configuraciones de colonias pueden limitar o complicar los esfuerzos para recopilar datos de comportamiento diferenciados individualmente (aunque véanse los esfuerzos para usar la visión artificial)^14,15. Si se requieren datos de comportamiento individual, puede ser más difícil o complejo identificar y recuperar animales de las jaulas de las colonias para las sesiones de comportamiento. En la actualidad, existen pocos sistemas para recolectar datos de comportamiento individual de colonias (enriquecidas) que albergan 16,17,18.

Estos inconvenientes pueden afectar específicamente la investigación sobre los efectos conductuales de las lesiones cerebrales adquiridas. En primer lugar, está claro que la presencia y/o el sexo de los humanos, así como las prácticas de manipulación, afectan el comportamiento de los roedores ^2,19, y estas variables pueden afectar diferencialmente el comportamiento de las ratas antes de frente a las ratas ^2,19. después de un derrame cerebral. En segundo lugar, los resultados del comportamiento humano después de un accidente cerebrovascular pueden empeorar si disminuyen voluntariamente el compromiso con la dosis recomendada de ejercicios de rehabilitación²⁰. Actualmente, los experimentos con roedores tienden a no modelar este tipo de contexto, porque las ratas no son libres de elegir participar o abstenerse de sesiones de comportamiento.

Este artículo presenta un protocolo diseñado para facilitar las pruebas de comportamiento individual en el marco del enjaulamiento en colonias enriquecidas. Este enfoque no solo aborda las limitaciones de las prácticas actuales, sino que también abre vías para la exploración de medidas innovadoras. Se ha desarrollado un torniquete para una rata (ORT) que se puede fijar a la jaula de una colonia, lo que permite a los animales entrar en las cámaras de comportamiento de forma independiente e iniciar sus propias sesiones de entrenamiento y pruebas. El sistema es asequible; cada ORT se puede ensamblar a bajo costo (dado acceso a una impresora 3D). En el pasado, la validación de este sistema se llevó a cabo utilizando una cámara operante básica, demostrando que los animales podían ser entrenados consistentemente para realizar una simple presión de palanca operante sin la presencia de un experimentador¹⁶. Sin embargo, la cuestión de si esta configuración es aplicable a otros escenarios sigue sin resolverse. El objetivo es validar la efectividad de la configuración de jaula de colonias ORT, que se estableció previamente, para entrenar y cuantificar el comportamiento de alcance hábil relevante para el deterioro motor después de un accidente cerebrovascular. La configuración se utilizó para generar nuevas variables que normalmente no se exploran en la investigación del ictus. Estas variables incluyen métricas de rendimiento para la tarea de alcance calificado y mediciones de autoiniciación, que podrían ser pertinentes para la motivación y la toma de decisiones. Además, se detectaron eficazmente los cambios inducidos por el accidente cerebrovascular en los patrones circadianos de autoinicio diario a lo largo de todo el período de 24 horas.